摘  要： 針對MTK芯片高性價比的優(yōu)勢,，設(shè)計了基于MTK平臺的家用燃?xì)鉂舛葯z測系統(tǒng),。選用MTK系列的MT6225芯片為本方案的核心，深入研究MTK平臺的短信息模塊和GPIO口的驅(qū)動原理,，該平臺有豐富的GPIO口,，可以用來掛載傳感器和蜂鳴器以及其他外擴設(shè)備。一旦燃?xì)庑孤舛瘸^預(yù)警值,，蜂鳴器響同時將信息發(fā)送到信息接收終端,，且給出一種解決方案——控制抽油煙機工作，及時解決安全隱患,。本系統(tǒng)具有一定的實用性,。
關(guān)鍵詞： MTK；GPIO口,；短信息,；定時器；繼電器

    在我國,，隨著人民生活水平的提高,，燃?xì)庖哑毡閼?yīng)用到城鎮(zhèn)居民的家庭中,，人們對其的依賴程度也越來越大,，相伴而來的安全問題也成為重中之重。近年來,，因燃?xì)庑孤┒鸬幕馂?zāi),、爆炸和中毒事故日漸趨多，嚴(yán)重地威脅著人們生命財產(chǎn)安全?，F(xiàn)有的燃?xì)鈭缶到y(tǒng)只能在燃?xì)庑孤r響起警鈴報警,，并沒有從根本上排除危險的發(fā)生。本系統(tǒng)基于MTK平臺的優(yōu)勢,，設(shè)計了一種自動解決方案,，能在檢測到燃?xì)庑孤┖髥臃澍Q器并同時發(fā)送報警信息到用戶手機上，通過MTK平臺控制抽油煙機工作,，防范災(zāi)難的發(fā)生,，避免不必要的財產(chǎn)損失和人身傷害。由于手機已經(jīng)成為人們生活中必不可少的工具,，所以更能有效地發(fā)揮報警作用,，使得用戶及時解除報警。
1 MTK系統(tǒng)簡介
1.1 MTK硬件系統(tǒng)
    MTK芯片是由聯(lián)發(fā)科技股份有限公司設(shè)計制造的一款功能多樣化的芯片,，其采用Nucleus OS操作系統(tǒng),，開發(fā)語言為C語言,，同時也提供了完整的Java開發(fā)環(huán)境。MTK手機系統(tǒng)是目前國內(nèi)手機生產(chǎn)廠家應(yīng)用最多的手機產(chǎn)品解決方案,，其高性價比和二次開發(fā)的特性備受歡迎,。本方案選擇了MT6225為核心芯片，通過MT6225的GPIO口可進(jìn)行外設(shè)擴展,。
1.2 MTK軟件系統(tǒng)
    MTK采用Nucleus OS實時操作系統(tǒng),，整個軟件系統(tǒng)包括Nucleus OS操作系統(tǒng)、平臺設(shè)備驅(qū)動,、協(xié)議棧,、文件系統(tǒng)、WGUI,、MMI,、J2ME等。MTK手機平臺上的程序基于J2ME軟件平臺開發(fā),，采用的是Java語言,。
    J2ME使用配置和簡表定制Java運行時環(huán)境（JRE）。作為一個完整的JRE,，J2ME由配置和簡表組成,，配置決定了使用的JVM，而簡表通過添加特定于域的類來定義應(yīng)用程序,。
    配置將基本運行時環(huán)境定義為一組核心類和一個運行在特定類型設(shè)備上的特定JVM,。簡表定義應(yīng)用程序，它向J2ME配置添加特定于域的類,，定義設(shè)備的某種作用[1],。
    J2ME架構(gòu)由３個軟件層組成，如圖1所示,。第一層包括在內(nèi)的配置層直接與原生操作系統(tǒng)進(jìn)行交互,。配置層還有Profile和JVM之間的交互。第二層是Profile層,，由小型計算設(shè)備的應(yīng)用程序編程接口的最小集合組成,。第三層是Mobile Information Device Profile(MIDP)層。MIDP層由用戶網(wǎng)絡(luò)連接,，永久存儲與用戶界面的Java API組成,，還能夠訪問CLDC庫和MIDP庫。

2 系統(tǒng)技術(shù)方案
2.1 MTK GPIO口的驅(qū)動
    GPIO口即通用輸入輸出口,。MT6225提供了53個通用輸入輸出口和4個通用輸出口,。GPIO口在系統(tǒng)上電時，有的是默認(rèn)高電平，有的是默認(rèn)低電平,，這是MCU內(nèi)部決定的,，軟件無法更改。MCU中有多個GPIO模式初始化寄存器,，在系統(tǒng)開機過程中,，通過這些寄存器對GPIO進(jìn)行初始化。
    MTK通過對IO口的復(fù)用來減少IO端口的個數(shù),，每個GPIO口有4種工作模式,，即模式0~3，每個GPIO口都可以通過軟件配置為輸出或輸入或特定用途雙向口,，其被當(dāng)作輸入使用時,，GPIO口可作為中斷源[1]。本系統(tǒng)選擇通用GPIO口GPIO30的模式0,，即配置端口為輸入輸出模式,。對GPIO初始化成功并對GPIO端口讀寫數(shù)據(jù)完成后，通過讀取其端口狀態(tài)來與寫到GPIO口的數(shù)據(jù)相比較,，若超過預(yù)警值則報警,，否則接收下組數(shù)據(jù)。選擇GPIO41的模式0,，將蜂鳴器的負(fù)極接到這個端口,，當(dāng)GPIO30接收到的數(shù)據(jù)超過預(yù)警值，MTK平臺便將其拉低,，此時蜂鳴器工作,。選擇GPIO42的模式0，連接油煙機控制模塊,。
2.2 MTK定時器的使用
    定時器事件是在指定的時間或時間間隔內(nèi)反復(fù)觸發(fā)指定的事件,，這個指定的事件是通過一個注冊的功能函數(shù)來實現(xiàn)的,。在MTK平臺中,，操作定時器的具體流程如下：
    (1)在定時器ID的頭文件TimerEvents.h中定義一個自己的TimerID，實驗中定義的ID為MY_TIMER_ID,。當(dāng)然,，要在MAX_TIMERS之前定義。
    (2)使用函數(shù)StartTimer(U16TimerID,，U16delay,，funcPtr)啟動一個定時器，其中TimerID為時鐘ID,，delay為時間間隔,，funcPtr為該定時器事件的回調(diào)函數(shù)。StartTimer已經(jīng)執(zhí)行，當(dāng)達(dá)到時間間隔delay時系統(tǒng)會通知執(zhí)行funcPtr,。如：StartTimer(MY_TIMER_ID,，1 000，my_funcPtr),，其中,，1 000為間隔時間，在MT6225中1 000即意味著定時時間為1 s,。函數(shù)my_funcPtr為定時器到時后所要做事情的函數(shù),。
    (3)退出程序時，通過調(diào)用StopTimer(U16TimerID)來停止TimerID所對應(yīng)的定時器事件,。實驗中調(diào)用情況為StopTimer(MY_TIMER_ID),。
2.3 MTK短信息功能
    短信功能作為MTK平臺的亮點之一，有著廣泛的應(yīng)用,。本設(shè)計中在系統(tǒng)得到的數(shù)值超出預(yù)警值產(chǎn)生報警的同時通過短信通知主人,，能夠及時阻止不利情況的進(jìn)一步發(fā)展。參考MTK 本身具有短信通信功能模塊,，修改軟件系統(tǒng),，通過設(shè)置固定的號碼，發(fā)生異常情況時,，MTK系統(tǒng)便會自動發(fā)送信息給該號碼[2],。
2.4 繼電器的使用
    本系統(tǒng)設(shè)計了遇到氣體泄漏時的解決方案，系統(tǒng)自動打開油煙機排出泄漏氣體,，以免用戶疏忽造成火災(zāi)甚至爆炸,。選用固態(tài)繼電器控制油煙機的開關(guān)，固態(tài)繼電器由于沒有機械觸電以及其他機械部件,，因此可靠性相當(dāng)高,，在通與斷的瞬間不會產(chǎn)生電火花，很適合本系統(tǒng)使用,。又因該種繼電器的輸入與輸出間采用光耦合器,，因此具有良好的抗干擾性。系統(tǒng)選用SSR-10DA型號的繼電器,。該繼電器為雙向可控硅輸出,，零電壓開啟，零電流關(guān)閉,，輸入輸出回路之間采用光隔離,。系統(tǒng)通過GPIO口外接一反相器控制固態(tài)繼電器發(fā)光二極管的閉合，控制油煙機的啟動與關(guān)閉,。當(dāng)GPIO口輸出低電平時,，固態(tài)繼電器SSR-10DA內(nèi)部的發(fā)光二極管通電變亮,，觸發(fā)導(dǎo)通右側(cè)的光控晶閘管，形成電機啟動的閉合回路,，油煙機啟動,；當(dāng)GPIO口輸出為高電平時，發(fā)光二極管不發(fā)光,，固態(tài)繼電器SSR-10DA不能觸發(fā)導(dǎo)通,，無法形成電機啟動的閉合回路，油煙機關(guān)閉[3],。電路如圖2所示,。

氣濃度的變化進(jìn)而轉(zhuǎn)變成電阻值的變化，通過傳感器處理電路處理后,，轉(zhuǎn)變成系統(tǒng)可識別信號[4],。將傳感器模塊掛載在MTK系統(tǒng)的核心芯片MT6225的GPIO口上，通過定時查詢GPIO口的狀態(tài)檢測傳感器的輸出信號,，一旦MTK系統(tǒng)檢測到傳感器輸出信號與預(yù)警值相同或者高于預(yù)警值,，則MTK平臺驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出刺耳的聲音提醒用戶，并自動通過短信的方式發(fā)送報警信號給用戶,。系統(tǒng)會自動屏蔽掉相同內(nèi)容的信息重復(fù)發(fā)送,。與此同時，打開油煙機的開關(guān),，油煙機開始工作,，排出泄漏氣體[5]。當(dāng)氣體濃度降至預(yù)警值以下時,，系統(tǒng)通過改變GPIO口的狀態(tài)控制蜂鳴器和油煙機停止工作,，再發(fā)出危險解除信息到系統(tǒng)的短信接收裝置。
4 外接設(shè)備規(guī)格
4.1 傳感器
    MH-440v/d傳感器具有高靈敏度,、兼?zhèn)錁?biāo)準(zhǔn)輸出與數(shù)字輸出,、外型小巧、快速響應(yīng),、恢復(fù),、溫度補償、優(yōu)異的穩(wěn)定性,、使用壽命長,、抗水汽干擾等特點,。主要技術(shù)參數(shù)為：工作電壓：3.5 V~5.5 V,；工作電流：75 mA~85 mA；測量范圍：0~5% vol,；輸出信號范圍：0.4 V~2 V,；分辨率：1%FSD,；預(yù)熱時間90 s；響應(yīng)時間T90<30 s,；重復(fù)性零點<±100 ppm,；SPAN<±500 ppm；長期漂移零點<±300 ppm/月,；SPAN<±500 ppm/月,；溫度范圍：-20 ℃~+50 ℃；濕度范圍：0~95%RH,。
4.2 繼電器
    繼電器選用SSR-10DA,，其特點有：雙向可控硅輸出、零電壓開啟,、零電流關(guān)閉,、輸入回路與輸出回路之間光隔離、輸入端與輸出端之間隔離耐壓2 500 V,。主要技術(shù)參數(shù)如下：控制方式為DC-AC(直流控制交流),；負(fù)載電流為10 A，負(fù)載電壓：AC 24 V～380 V,；控制電壓：DC 3 V～32 V,；控制電流：3 mA～25 mA；通態(tài)漏電流≤2 mA,；通態(tài)降壓AC≤1.5 V,；斷態(tài)時間≤10 ms；介質(zhì)耐壓AC 2 500 V,；環(huán)境溫度：-30 ℃～+75 ℃,。
5 系統(tǒng)測試與結(jié)論

    為了測試系統(tǒng)性能，模擬一個燃?xì)庑孤┑沫h(huán)境,。模擬系統(tǒng)中使用華禹工控的產(chǎn)品旋風(fēng)001,，其核心模塊是本系統(tǒng)使用的MT6225，且?guī)в幸壕?，可以編寫界面程序直觀地讀出濃度檢測值,。甲烷濃度的燃爆極限為5%～15%，為了避免危險發(fā)生,，設(shè)定預(yù)警值為3%,。燃?xì)鉂舛茸兓鐖D4所示。當(dāng)濃度超過預(yù)警值時,，系統(tǒng)觸發(fā)蜂鳴器發(fā)出聲音,，油煙機開始工作，且收到報警短信,。在氣體濃度降至預(yù)警值之下以后油煙機停止工作,，蜂鳴器也停止發(fā)出聲音,，這時又收到解除警報的信息[6]。測試過程中沒有發(fā)生異常,，完全符合設(shè)計初衷,。
    本系統(tǒng)采用MT6225手機開發(fā)方案，其高集成度使開發(fā)過程更加容易,，且開發(fā)周期短,，成本比較低，可靠性高,。系統(tǒng)經(jīng)過測試,，能夠穩(wěn)定地運行，且能很好地完成各項功能,，又因為其具備了短信息報警功能,，使得監(jiān)測無死角，對人們的安全生活加強了保障,。此解決方案對從事相關(guān)電子產(chǎn)品的研發(fā)具有一定的參考價值,。

參考文獻(xiàn)
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